POLYMERS Vol.62　No.7 July 2013

POLYMERS　Vol.62　No.7

특집
자기 치유 재료의 신전개

전망

자기 치유성 초분자 재료

하라다 아키라

<Abstract> 시클로 덱스트린(CD)을 포함하는 고분자와 게스트 분자가 달린 고분자를 수용액 상태에서 혼합하거나, 또는 CD 단량체와 게스트 단량체를 이용한 공중합을 통해서 겔을 생성하였다. 이 겔은 칼 등으로 절단했을 경우, 절단면을 접촉시키는 것만으로도 재접합이 일어나 자기 치유되었다. 자극 응답성 게스트 분자를 이용할 경우, 이와 같은 자기 치유성을 외부 자극을 통해서 제어할 수 있음을 확인하였다.
Keywords: Self-healing / Self Organization / Gel / Cyclodextrin / Host-Guest Interactions / Stimuli-Responsive / Sol-Gel Transition / Supramolecular Polymer

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자기 치유성 섬유 강화 고분자 재료

사나다 가즈아키

<Abstract> 섬유 강화 고분자 재료(FRP)의 용도는 폭넓은 분야로 확장되어, FRP의 안전성 및 신뢰성에 대한 사회적인 요구가 높아지고 있다. 이에 따라 FRP에 자기 치유 기능을 부여하는 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 원고에서는 자기 치유성 섬유 강화 고분자 재료와 관련된 국내외의 연구개발 동향과 계면 박리 자기 치유성 FRP의 연구 사례를 소개한다.
Keywords: Composite Material / Microcapsule / Interfacial Debonding / Self-Healing

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분자확산을 이용한 손상 부위의 치유

야마구치 마사유키

<Abstract> 고분자 사슬의 상호 확산은 자기 치유 기능을 제공할 수 있다. 이와 같은 현상은 "균열 또는 급속 치유"로 오랫동안 알려져 왔다. 이와 같은 자기 치유 과정은 손상된 샘플이 유리 전이 온도보다 높은 온도에 노출될 때 발생한다. 이는 또한 "열 치료"라고도 불린다. 더 나아가 치유 현상은 특정 용매에 고분자를 담가둘 때도 관찰된다. 이는 "용매 치유"로 불리는 현상으로, 가소성으로 인해 고분자 사슬의 이동도가 증가하는 데 기인하다. 또한, 다수의 사슬이 얽혀있는 구조를 갖는 약한 겔은 어떠한 외부 자극을 가하지 않고도 사슬 간의 상호 확산을 통해서 자기 치유 기능을 나타낸다. 높은 자기 치유 기능을 나타내기 위해서는 얽혀있는 사슬이 엉킴 분자량 이상이어야 한다.
Keywords: Entanglement Couplings / Dangling Chain / Thermal Healing / Solvent Healing / Weak Gel

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토픽

고분자 미립자/액정 복합 겔을 이용한 광응답성 자기 치유 재료의 개발

야마모토 다카히로, 요시다 마사루

<Abstract> 소량의 포토크로믹 아조벤젠 염료를 포함하는 미립자/액정 복합 겔을 이용하여 새로운 광학적 자기 치유성 물질이 개발되었다. 호스트로서 작용하는 액정 내에 입자의 네트워크가 형성됨으로써 적절한 입자 농도를 갖는 복합체가 겔 상에 존재하였다. 본 연구진은 호스트 액정상의 광화학적 변조에 의한 위치 선택적 겔-졸 전이 현상을 이용하여 입자/액정 겔의 손상된 부분을 광화학적으로 치유하는 데 성공하였다.
Keywords: Liquid Crystals / Colloids / Gels / Self-Assembly / Self-Repearing Materials / Photoresponsive Materials

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자기 치유성 고분자 하이드로겔

하라구치 가즈토시

<Abstract> 독특한 고분자/점토 네트워크 구조로 이루어진 나노복합 하이드로 겔(NC 겔)은 손상된 계면에서 가교의 자율적인 재구성을 통해서 완벽한 자기 치유성을 나타낸다. NC 겔의 기계적 손상은 특별한 시약을 사용하지 않고도 복구될 수 있으며, 또한 잘라낸 NC 겔의 절단면을 동일한 또는 다른 종류의 NC 겔과 약간 높은 온도에서 접촉시켜 놓는 것만으로도 완벽하게 재결합시킬 수 있다.
Keywords: Self-Healing / Hydrogel / Nanocomposite Gel / Mechanical Property / Clay / Organic-Inorganic Network

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수소결합을 이용한 재활용 가능한 엘라스토머

오카마츠 다카히로, 마츠다 준

<Abstract> 가황 고무는 타이어, 벨트 및 절연 소재 등 다양한 분야에서 응용되고 있다. 가황 고무의 우수한 물리적 특성은 고분자 네트워크 구조에 기인한다. 그러나 또한 이 네트워크 구조는 가황 고무의 재활용이 쉽지 않은 이유이기도 하다. 본 연구진의 최근 연구 결과를 통해 고무 구조에 수소 결합을 도입하게 되면 가황 고무의 물리적 특성과 재활용 가능성 간의 절충관계(trade-off)를 해결할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 말레산 무수물과 헤테로 고리형 아민 및 카르본산 아미도 트라이아졸 그룹 등이 가장 효과적인 수소 결합을 제공하는 분자 구조임이 확인되었다. 분자간 수소 결합 구조를 도입한 이소프렌 고무의 응력-변형 곡선은 가황고무의 경우와 유사하였다. 이를 통해서 이 기술이 향상된 재활용성을 갖는 고무의 생산에 유용하다는 것이 밝혀졌다. 본 원고에서는 전형적인 응용 사례로써 휠체어용의 구멍이 없는 타이어를 소개한다.
Keywords: Thermoreversible Polymer / Hydrogen Bonding / Recyclable Material

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폴리우레탄 기술을 이용한 자동차 도료용의 자기 치유성 클리어 코팅

시게모리 도모카즈

<Abstract> 현재까지 다양한 종류의 클리어 코팅이 자동차 산업에서 이용되어 왔다. 폴리우레탄 투명 코팅은 우수한 필름 외관, 내구성 및 내화학성을 실현하는 중요한 기술로서 인식되어 왔다. 클리어 코팅은 필름 외관뿐만 아니라, 에칭 저항 및 스크래치 저항을 향상하는 데 필요하다. 폴리우레탄 기술을 기반으로 한 스크래치 방지성 클리어 코팅은 이미 시장에 진입에 성공하였다. 이러한 클리어 코팅은 폴리올과 폴리이소시아네이트로 이루어진 필름이 갖는 가교 구조로 인해 향상된 스크래치 저항성을 나타낸다. 폴리이소시아네이트는 고분자를 가교하고, 스크래치 손상을 치유하는 데 영향을 미친다. 특히, 고기능성 폴리이소시아네이트는 우수한 스크래치 저항성을 달성하는 데 있어 매우 효과적인 고분자이다.
Keywords: Clear / Scratch / Automotive / Urethane / Isocyante / Functionality / Hydrogen Bond

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Polymer 성장하는 고분자

다리를 건너

후지이 슈지

<Abstract> 본 원고에서는 외부의 자극으로 인해 발생하는 구조적 변화가 결부된 유변학적 거동을 의미하는 "구조 레올로지"의 아이디어에 필자가 어떻게 도달하였는지 소개한다. 현재 본 연구진은 비평형 연성 재료 물리학 분야의 새로운 연구 주제를 개발하고 있다. 새로운 연구 방향의 탐색은 다양한 분야의 연구를 섭렵하는 과정을 통해서 이루어진다.

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고분자과학의 최전선

겔 및 고분자의3D 프린터에 관련된 열가지 주제

후루카와 히데미츠

<Abstract> 3D 프린터가 최근 대중의 관심을 끌고 있다. 작년 10월에 일본어로 번역된 크리스 앤더슨의 저서(“Makers: The New Industrial Revolution”)가 이와 같은 대중의 관심을 불러일으킨 계기 중의 하나라고 여겨진다. 한편, 저자는 2009년부터 3D 겔 프린터의 개발을 시작하였으나, 저자 자신은 이와 같은 대중적 관심을 예상하지 못했다고 밝혔다. 과연 현재 무슨 일이 일어나고 있는 것일까?
Keywords: Synthesis / Processing / UV Irradiation / Additive Manufacturing / 3D Printer / 3D Scanner

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